6-1 面向对象的基本概念

– 用一种面向对象的编程语言将OOD 模型中的各个成分编写 成程序，由于从OOA→OOD→OOP实现了无缝连接和平滑 过渡，因此提高了开发工作的效率和质量。
6-1 面向对象的基本概念
面向对象的软件工程
现实世界
OOA
OOD OOP
结构化分析 结构化设计 结构化编程
可执行软件系统
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区域
点
线
采购钢材 采购办公用品
城市
草原
水坝 湿地 山脉 海洋
建筑
陆上 桥梁 机场 码头
水上
用例之间的继承关系 继承关系使类之间 形成层次化结构
公路 河流 输油管 铁路 输电线
6-1 面向对象的基本概念
例如：对“汽车”对象来说，“司机”对象只能通过方向盘 和仪表来操作“汽车”，而“汽车”的内部实现机制则被隐 藏起来。
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封装(Encapsulation)
使对象形成两个部分：接口(可见)和 实现(不可见)，将对象所声明的功能 (行为)与内部实现(细节)分离 ——信息隐藏(Information Hiding)
对象
具体到一个等腰、等边或一般的三角形 三角形 某个三角形 三角形共有的属性(三条边的长度、面积、周长) 和行为(计算周长、计算面积、计算角度)
6-1 面向对象的基本概念
类与对象的对比
类与对象的比较
– “同类对象具有相同的属性和操作”是指它们的定义形式 相同，而不是说每个对象的属性值都相同。
– 类是静态的，类的存在、语义和关系在程序执行前就已经 定义好了。 – 对象是动态的，对象在程序执行时可以被创建和删除。
在面向对象的系统分析和设计中，并不需要逐个对对象进行 说明，而是着重描述代表一批对象共性的类。
6-1 面向对象的基本概念
类与对象的对比
定义一个学生类：
Class Student { String sno; String sname;
使用这个类：
Student ZSY = new Student (“110310501”, “ZSY”, “CS” ); Student GY = new Student (“110310502”, “GY”, “CS” );
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封装(Encapsulation)
封装(Encapsulation)：把对象的属性和操作结合成一个独立 的单元，并尽可能对外界隐藏对象的内部实现细节； 对外界其他对象来说，不需了解对象内部是如何实现的(how to do)，只需要了解对象所呈现出来的外部行为(what to do) 即可。
而软件设计应尽可能去描述那些极少发生变化的稳定要素： 对象 – 银行客户、帐户、ATM
6-1 面向对象的基本的集合；
每个对象包含一组描述自身特性的数据以及作用在数据上的
操作(功能集合)。 对象
对象
对象
对象
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面向对象方法的优势
– 系统功能不断变化
– 许多变化出现在项目后期 – 维护过程中发生许多变化
系统结构的崩溃
– 系统在不断的变化中最终变得不可用
6-1 面向对象的基本概念
造成上述问题的根本原因…
结构化方法以功能分解和数据流为核心，但是…系统功能和
数据表示极有可能发生变化；
– 以ATM银行系统为例：帐户的可选项、利率的不同计算方 式、ATM的不同界面；
属性(Attribute)：描述对象静态特性的数据项； 操作(Operation)：描述对象动态特性的一个动作；
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类(Class)
类(Class)：具有相同属性和操作的一组对象的集合，它为属 于该类的全部对象提供了统一的抽象描述。
类(Class) 对象(Object)
软件工程
软件工程 第六章 OO分析与设计
6-1 面向对象的基本概念
初佃辉 2019年3月8日
6-1 面向对象的基本概念
主要内容
1 面向对象技术概述
2 面向对象的基本概念
3 对象之间的五类关系
软件工程
1 面向对象技术概述
6-1 面向对象的基本概念
先看结构化程序开发…
Main
f1
f2
f3
从功能的观点设计系统 自顶向下，逐步分解和细化 将大系统分解为若干模块，主程序调用 这些模块实现完整的系统功能
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结构化分析方法
结构化分析方法(SA)：将待解决的问题看作一个系统，从 而用系统科学的思想方法(抽象、分解、模块化)来分析和 解决问题。 – 起源于结构化程序设计语言(事先设计好每一个具体的功 能模块，然后将这些设计好的模块组装成一个软件系统) ； – 以动词性的“功能”为核心展开分解。
消息(Message)
多态(Polymorphism)
类间关系(Relationships)
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对象(Object)
对象(Object)：用来描述客观事物的实体，是构成系统的一个 基本单位，由一组属性以及作用在这组属性的操作构成。
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属性和操作
抽象
具体
“类”所代表的是一个抽象的概念或事物，现实世界中并不 存在，而“对象”是客观存在的。
[例] “学生”是一个类，计算机学院110310501号学生则是 “学生”类的一个实例，是一个具体的“对象”。
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类与对象的对比
类
类的一个具体实现，称为实例 描述这类对象共有的、本质的属性和行为
结构化软件=算法+数据结构 结构化需求分析 = 结构化语言+数据字典+数据流图(DFD)
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结构化方法的常见问题
需求的错误
– 不完整、不一致、不明确
– 开发人员和用户无法以同样的方式说明需求 需求的变化
– 需求在整个项目过程中始终发生变化
– 设计后期发生改变 持续的变化
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消息(Message)
消息(Message)：一个对象向其他对象发出的请求，一般包含提 供服务的对象标识、服务标识、输入信息和应答信息等信息； – 一个对象向另一个对象发出消息请求某项服务； – 另一个对象接收该消息，触发某些操作，并将结果返回给发 出消息的对象； – 对象之间通过消息通信彼此关联在一起，形成完整的系统。 发送消 息 启动 转向 接收并响应消息
最早产生于1970年代中期，1980年代开始成为主流
– Yourdon于1989年出版《Modern Structured Analysis》 核心思想： – 自顶向下的分解(top-down)
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结构化分析方法
6-1 面向对象的基本概念
结构化程序开发的特点
把软件视为处理数据的流，并定义成由一系列步骤构成的算法； 每一步骤都是带有预定输入和特定输出的一个过程； 把这些步骤串联在一起可产生合理的稳定的贯通于整个程序的控 制流，最终产生一个简单的具有静态结构的体系结构。 数据抽象、数据结构根据算法步骤的要求开发，它贯穿于过程， 提供过程所要求操作的信息； 系统的状态是一组全局变量，这组全局变量保存状态的值，把它 们从一个过程传送到另一个过程。
OO中的喷泉过程模型
喷泉模型：
– 在OO开发过程中，各阶段之间形 成频繁的迭代；
– OO各阶段均采用统一的“对象” 概念，各阶段之间的区分变得不 明显，形成“无缝”连接，从而
容易实现多次反复迭代。
软件工程
2 面向对象的基本概念
6-1 面向对象的基本概念
面向对象的基本概念
对象(Object) 类(Class) 封装(Encapsulation) 继承(Inheritance)
账户 余额
存 款
账户 余额
取 款
利息结算 外部消息
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面向对象方法的发展历史
初始阶段 – 1960’s：Simula编程语言 – 1970’s：Smalltalk编程语言 发展阶段
– 1980’s：理论基础，许多OO 编程语言(如C++, Objective-C 等)
面向对象模型更接近于问题域(尽可能模拟人类习惯的思维方 式) – 以问题域中的对象为基础建模
– 以对象、属性和操作对问题进行建模
反复细化高层模型直到可以实现的程度 – 努力避免在开发过程中出现大的概念跳变 将模型组织成对象的集合 – 真实世界中的具体事物
• 驾驶执照、信用卡、汽车等 – 逻辑概念
“封装”的作用是什么？
– 保护对象，避免用户误用；
– 保护客户端，其实现过程的改变不 会影响到相应客户端的改变。
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接口(interface)
接口(Interface)：描述了一个类的一组外部可用的属性和服 务(操作)集。 注意：接口定义的是一组属性和操作的描述，而不是操作的 实现，体现了“接口与实现的分离”的思想，即“信息隐 藏”。
成熟阶段 – 1990’s：面向对象分析和设计方法(Booch, OMT等), Java – 1997：OMG 组织的统一建模语言(UML) – 逐渐替代了传统的结构化方法
6-1 面向对象的基本概念
面向对象的软件工程
面向对象分析(Object Oriented Analysis, OOA)
– 分析和理解问题域，找出描述问题域和系统责任所需的类及 对象，分析它们的内部构成和外部关系，建立OOA 模型。
面向对象设计(Object Oriented Design, OOD) – 将OOA 模型直接变成OOD 模型，并且补充与一些实现有关 的部分，如人机界面、数据存储、任务管理等。